一種銅鎢合金的快速制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種銅鎢合金的快速制備方法，屬于粉末冶金技術(shù)、冶金新技術(shù)以及微波燒結(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】。將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比95～70wt%∶5～30%進(jìn)行球磨混料，然后進(jìn)行坯塊壓制，制成鎢骨架坯塊，裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿銅粉，然后將坩堝置于微波頻率為2400～2500MHz、功率3～5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15～20℃/min的加熱速度將溫度升至1100～1300℃進(jìn)行燒結(jié)1～3小時(shí)，自然冷卻即得到銅鎢合金。本方法制備得到的銅鎢合金組織均勻、結(jié)構(gòu)致密，相對(duì)密度可達(dá)98.7%。
【專利說(shuō)明】一種銅鎢合金的快速制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)、冶金新技術(shù)以及微波燒結(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種銅鎢合金的快速制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鎢合金即具有W的高熔點(diǎn)、高密度、抗電蝕性、抗熔焊性和較高的高溫強(qiáng)度，又具有Cu的高電導(dǎo)及熱導(dǎo)率、塑性及易加工性。由于Cu在電弧高溫下蒸發(fā)時(shí)可吸收大量的電弧能量，降低電弧溫度，改善使用條件和降低電蝕作用，因此被廣泛地用作高壓電器的電觸頭材料，也用作電加工的電極、高溫模具以及其他要求導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和高溫使用的場(chǎng)合。目前，一般采用熔滲法和活化液相燒結(jié)法制備W-Cu材料。但由于W與Cu兩相不相溶，因此，傳統(tǒng)熔滲W-Cu材料組織偏析、粗大且相對(duì)密度低，此外，活化液相燒結(jié)會(huì)引入異類雜質(zhì)影響材料的性能。微波燒結(jié)技術(shù)是利用微波具有的特殊波段與材料耦合而產(chǎn)生熱量，使材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化的方法，其與常規(guī)燒結(jié)技術(shù)相比具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短、能源利用率和加熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且制成的工件具有較高的密度、硬度和強(qiáng)韌性，綜合性能優(yōu)異。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?009103041144的“一種微波熔滲燒結(jié)制備W-⑶合金的方法”，是將銅粉和鎢粉球磨混合后壓制成W骨架、電解銅粉制成熔滲Cu壓坯，與輔助加熱材料SiC片共同置于氧化鋁纖維保溫包套內(nèi)，然后在微波條件和混合保護(hù)性氣體氣氛中燒結(jié)得到。上述發(fā)明是利用微波輔助加熱SiC片及氣氛保護(hù)的條件實(shí)現(xiàn)合金的燒結(jié)制備，與傳統(tǒng)制備方法相t匕，微波可以快速加熱SiC片，并將熱量傳遞給合金壓坯，在傳熱方面是一種間接的熱傳導(dǎo)方式，加熱速率與能量轉(zhuǎn)換效率跟微波直接加熱相比要低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種銅鎢合金的快速制備方法，該方法利用微波直接加熱金屬銅粉至熔化，并在真空條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬壓坯的快速燒結(jié)，與傳統(tǒng)加熱方式相比，該方法是通過(guò)微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，使材料整體加熱至熔化溫度，具有加熱速度快、能源轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明結(jié)合微波熔煉金屬粉末、微波燒結(jié)技術(shù)、粉末冶金技術(shù)和熔滲燒結(jié)方法制備銅鎢合金，是一種快速制備銅鎢合金的方法。具體步驟包括如下:
(1)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比95~70wt%:5~30%進(jìn)行球磨混料；
(2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進(jìn)行坯塊壓制，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2~5mm的銅粉，然后置于微波頻率為2400~2500MHz、功率3~5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15~20°C /min的加熱速度將溫度升至1100~1300°C燒結(jié)I~3小時(shí)，自然冷卻即得到銅
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[0006]所述金屬鎢粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。[0007]所述球磨混料時(shí)按照球料比為I~50:1、轉(zhuǎn)速為100~300r/min的條件下球磨10 ~40min。
[0008]所述壓制坯塊時(shí)的壓力控制在25~45MPa，壓力根據(jù)壓坯中銅粉的含量進(jìn)行控制，當(dāng)混合銅粉含量低時(shí)，壓制壓力大，反之則小。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1) 主要體現(xiàn)快速制備，因?yàn)槭遣捎梦⒉Y(jié)，可以直接熔化金屬銅粉，具有加熱速度快，熱效率高的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)微波功率，可以在4(T50min熔化金屬銅粉；
(2)采用的莫來(lái)石坩堝為透波型陶瓷，可以實(shí)現(xiàn)微波直接加熱金屬銅粉的目的，而非加熱碳化硅片等吸波材料后，再通過(guò)熱傳遞方式間接加熱；
(3)本發(fā)明所使用的熔滲銅為金屬銅粉，而非金屬銅坯塊，銅粉即作為吸波載體，又作為熔滲物質(zhì)，在合金的燒結(jié)過(guò)程也可以防止合金表面氧化，利用該方法除制備銅鎢合金外，還可在其他滲銅工藝中應(yīng)用；
(4)本發(fā)明為真空條件下燒結(jié)，非氣氛保護(hù)，工藝流程簡(jiǎn)單，合金性能也較為優(yōu)異。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明銅鎢合金的快速制備方法工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明添加8%銅粉后熔滲燒結(jié)的銅鎢合金顯微組織圖；
圖3是本發(fā)明添加20%銅粉后熔滲燒結(jié)的銅鎢合金顯微組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]實(shí)施方式一:本實(shí)施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(1)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比92wt%:8wt%進(jìn)行球磨混料，球磨混 料時(shí)按照球料比為50:1、轉(zhuǎn)速為100r/min的條件下球磨40min ;金屬鶴粉和銅粉的粒
度為10~20Mm，純度大于99.8wt%。
[0013](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進(jìn)行坯塊壓制，壓力控制在30MPa，制成圓柱形鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為3_的銅粉，然后置于微波頻率為2400MHz、功率5KW、真空度0.08KPa的條件下，保持20°C /min的加熱速度將溫度升至1200°C燒結(jié)1.2小時(shí)，自然冷卻即得到銅鎢合金，將樣品進(jìn)行分析，銅鎢合金布氏硬度為229，相對(duì)密度為95.4%。顯微組織如附圖2所示。
[0014]實(shí)施方式二:本實(shí)施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(2)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比80wt%:20%進(jìn)行球磨混料，球磨混
料時(shí)按照球料比為30:1、轉(zhuǎn)速為200r/min的條件下球磨20min ;金屬鶴粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
[0015](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進(jìn)行坯塊壓制，壓力控制在45MPa，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2_的銅粉，然后置于微波頻率為2500MHz、功率3KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15°C /min的加熱速度將溫度升至1300°C燒結(jié)I小時(shí)，自然冷卻即得到銅鎢合金，將樣品進(jìn)行分析，銅鎢合金布氏為221，相對(duì)密度為98.7%。顯微組織如附圖3所示。
[0016]實(shí)施方式三:本實(shí)施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(1將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比95wt%:5%進(jìn)行球磨混料，球磨混料時(shí)按照球料比為1:1、轉(zhuǎn)速為300r/min的條件下球磨IOmin ;金屬鶴粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
[0017](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進(jìn)行坯塊壓制，壓力控制在25MPa，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為5_的銅粉，然后置于微波頻率為2450MHz、功率3.5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持18°C /min的加熱速度將溫度升至1100°C燒結(jié)3小時(shí)，自然冷卻即得到銅鎢合金。
[0018]實(shí)施方式四:本實(shí)施方式的銅鎢合金的快速制備方法為:
(I)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比70wt%:30%進(jìn)行球磨混料，球混料時(shí)按照球料比為20:1、轉(zhuǎn)速為200r/min的條件下球磨30min ;金屬鶴粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
[0019](2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進(jìn)行坯塊壓制，壓力控制在25MPa，制成鎢骨架坯塊；
(3)將鎢骨架坯塊裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2.5mm的銅粉，然后置于微波頻率為2500MHz、功率3.8KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持17°C /min的加熱速度將溫度升至1250°C燒結(jié)3小時(shí)，自然冷卻即得到銅鎢合金。
[0020]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將金屬鎢粉和銅粉分別按照質(zhì)量百分比95~70wt%:5~30%進(jìn)行球磨混料； (2)將步驟(1)中球磨混合的鎢粉和銅粉進(jìn)行坯塊壓制，制成鎢骨架坯塊； (3)將鎢骨架坯塊裝入莫來(lái)石坩堝，并在鎢骨架坯塊周圍布滿厚度為2~5_的銅粉，然后置于微波頻率為2400~2500MHz、功率3~5KW、真空度小于0.1KPa的條件下，保持15~20°C /min的加熱速度將溫度升至1100~1300°C燒結(jié)I~3小時(shí)，自然冷卻即得到銅鎢合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于:所述金屬鎢粉和銅粉的粒度均小于200目，純度均大于99.8wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于:所述球磨混料時(shí)按照球料比為I~50:1、轉(zhuǎn)速為100~300r/min的條件下球磨10~40min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅鎢合金的快速制備方法，其特征在于:所述壓制坯塊時(shí)的壓力控制在25~45MPa。
【文檔編號(hào)】C22C27/04GK103526060SQ201310463859
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】許磊, 彭金輝, 李云, 張利波, 劉秉國(guó), 夏仡, 夏洪應(yīng), 周俊文, 巨少華, 代林晴, 魏亞乾 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)